Что такое Блокчейн и как он работает? Полная статья

Что такое блокчейн?

Блокчейн — это особая база данных, которую также называют децентрализованным цифровым реестром. Он поддерживается множеством компьютеров по всему миру. Данные блокчейна хранятся в блоках в хронологическом порядке и защищены с помощью криптографии.

Первая модель блокчейна была создана в начале 1990-х годов, когда специалист по информатике Стюарт Хабер и физик У. Скотт Сторнетта решили использовать криптографию в цепочке блоков для защиты цифровых документов от фальсификации.

Хабер и Сторнетта вдохновили многих программистов и любителей криптографии, что в конечном итоге привело к созданию Биткоина — первой криптовалюты на основе технологии блокчейна. С тех пор блокчейн стал набирать популярность, и сейчас число пользователей криптовалют неуклонно растет по всему миру.

Технология блокчейна обычно используется для записи криптовалютных транзакций, но она также подходит для записи других видов цифровых данных и может выполнять множество задач.

Что такое децентрализация в блокчейне

Децентрализация в блокчейне означает, что контроль и полномочия по принятию решений в сети распределены между ее пользователями, а не принадлежат одному субъекту, такому как правительство или корпорация. Децентрализация может быть полезна в ситуациях, когда пользователям необходимо координировать свои действия с незнакомыми людьми или когда они хотят обеспечить безопасность и целостность своих данных.

В децентрализованной сети блокчейна нет центрального органа или посредника, контролирующего поток данных или транзакций. Вместо этого транзакции проверяются и записываются распределенной сетью компьютеров, которые вместе поддерживают целостность сети.

При этом блокчейн — это не только база данных. Он также обеспечивает работу различных сервисов, таких как криптовалюты и невзаимозаменяемые токены (NFT). С его помощью пользователи могут сотрудничать и совершать сделки друг с другом без участия центрального органа власти.

Как работает блокчейн

Блокчейн — это цифровой реестр, который надежно записывает транзакции между двумя сторонами и защищает эти записи от несанкционированного доступа. Данные о транзакциях записываются распределенной сетью специальных компьютеров со всего мира, называемых нодами.

Когда пользователь инициирует транзакцию, например отправляет определенную сумму криптовалюты другому пользователю, эта транзакция транслируется в сеть. После этого каждая нода проверяет подлинность транзакции, изучая цифровые подписи и другие данные транзакции.

Если транзакцию одобрили, она добавляется в блок вместе с другими проверенными транзакциями. Блоки соединяются в цепочку с помощью криптографических методов и образуют блокчейн. Для проверки транзакций и добавления их в блокчейн используется механизм консенсуса. Механизм консенсуса — это набор правил, с помощью которого ноды координируют свои действия и приходят к соглашению о состоянии блокчейна и одобрении транзакций.

Чтобы запись транзакций была надежной, прозрачной и устойчивой к взлому, блокчейн использует криптографию. Одним из важнейших криптографических методов является хеширование — процесс, который преобразует входные данные любого размера в строку символов фиксированной длины.

Типы механизмов консенсуса

Что это такое

Proof of Work (PoW) — это механизм консенсуса, используемый во многих сетях блокчейна для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. Это самый первый механизм консенсуса, который появился и действует в Биткоине.

В PoW майнеры соревнуются в решении сложной математической задачи за право добавить в блокчейн следующий блок. Для этого они осуществляют майнинг. Первый майнер, решивший задачу, получает вознаграждение в виде криптовалюты.

Майнеры должны использовать мощные компьютеры, чтобы решать математические задачи, создавать новые монеты и обеспечивать безопасность сети. Поэтому процесс майнинга требует значительных вычислительных мощностей и, следовательно, энергии.

Что такое Proof of Stake

Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса, разработанный для устранения некоторых недостатков Proof of Work (PoW). В системе PoS нет майнеров, которые соревнуются в решении сложных математических задач для подтверждения транзакций и добавления новых блоков в блокчейн. Вместо этого в системе действуют валидаторы, которые добавляют в стейкинг криптовалюту и выбираются на основе предоставленной суммы.

Для участия в процессе консенсуса валидаторы добавляют в стейкинг определенное количество криптовалюты, то есть удерживают ее в качестве залога. Затем они случайным образом выбираются для создания новых блоков и подтверждения транзакций в зависимости от размера их доли в стейкинге. За создание новых блоков валидаторы получают комиссии за транзакции, которые мотивируют их действовать в интересах сети.

Преимущества блокчейна

1. Децентрализация

Благодаря децентрализации в блокчейне нет единой точки контроля или отказа, поэтому децентрализация может повысить безопасность и устойчивость к атакам или утечке данных.

2. Прозрачность

Транзакции на блокчейне видны всем желающим, поэтому отслеживать и проверять транзакции довольно легко.

3. Неизменность

После добавления транзакции в блокчейн ее нельзя изменить или удалить. Но посмотреть ее может любой желающий, потому что на блокчейне ведется постоянная запись всех одобренных транзакций. Этим он значительно отличается от традиционных систем, в которых транзакции можно отменить.

4. Эффективность

Транзакции в блокчейне могут быть более быстрыми и эффективными, поскольку блокчейну не нужны посредники, такие как банки.

5. Более низкие комиссии

Блокчейн может снизить стоимость транзакций и повысить эффективность некоторых бизнес-операций, устраняя посредников и автоматизируя процессы.

6. Не требует доверия

Технология блокчейна позволяет совершать прозрачные транзакции, которые проверяются и подтверждаются самими участниками сети без навязанных посредников.

Типы сетей блокчейна

Публичный блокчейн

Публичный блокчейн — это открытая децентрализованная сеть, доступная всем желающим. Обычно такие сети используют открытый исходный код, действуют прозрачно и не требуют доверия, то есть получить к ним доступ и использовать их может кто угодно. Примерами публичных блокчейнов являются Биткоин и Ethereum.

Приватный блокчейн

Приватный блокчейн, как следует из названия, — это закрытая сеть блокчейна. Обычно она находится под контролем одной организации и используется для ее целей и способов применения.

Приватные блокчейны контролируют доступ и устанавливают правила, которые определяют, кто может видеть и записывать транзакции в блокчейне. Они не являются децентрализованными, поскольку в них действует четкая иерархия управления. Однако они могут быть распределенными и поручать многим нодам хранить копию блокчейна на своих компьютерах.

Для чего используется блокчейн?

Хотя технология блокчейна еще находятся на ранней стадии развития, ее уже применяют во многих отраслях. Обычно она используется в следующих сферах:

1. Криптовалюты

Технология блокчейна поддерживает создание криптовалют и запись их транзакций в безопасном и децентрализованном реестре.

2. Цифровая идентификация

Блокчейн можно использовать для создания безопасной и защищенной от взлома цифровой идентификации, которая нужна для проверки личной информации и других конфиденциальных данных. Цифровая идентификация может стать очень востребованной, ведь наша личная информации и активы постепенно переходят в интернет.

3. Голосование

Технология блокчейна позволяет проводить безопасные и прозрачные голосования, которые исключают возможность мошенничества. Ведь блокчейн предоставляет децентрализованный и защищенный от взлома реестр всех голосов.

4. Управление цепочками поставок

Технологию блокчейна можно использовать для создания реестра всех транзакций в цепочке поставок. В таком случае каждая транзакция будет записана в виде блока на блокчейне, который обеспечит неизменность и прозрачность всех записей о процессах цепочки поставок.

5. Смарт-контракты

Смарт-контракты — это самоисполняющиеся программы, которые могут автоматически выполнять заданные действия при определенных условиях. Технология блокчейна позволяет создавать и исполнять смарт-контракты безопасным и децентрализованным способом. Они могут применяться в разных сферах, наиболее перспективные из которых — децентрализованные приложения (DApp) и организации (DAO).

В заключение

Технология блокчейна предлагает безопасный и прозрачный способ записи транзакций и хранения данных. Она способна произвести революцию во многих сферах за счет нового уровня доверия и безопасности в цифровом мире.

Блокчейн открывает целый мир возможностей: позволяет совершать одноранговые транзакции, создавать новые формы цифровых активов и развивать децентрализованные приложения. Поскольку эта технология продолжает развиваться и набирать популярность, скорее всего, в ближайшие годы у нее появятся новые инновационные сценарии использования.